6—DOF液压并联机器人运动轨迹自适应控制

本文为6－DOF液压并联机器人提出了一种从参考模型取状态设计的运动轨迹MARCS，该系统不仅解决了机器人二阶以上运动状态难于测量的控制，而且增加了系统抗噪声干扰的能力。     

滑模模糊控制应用于自治水下机器人的实验研究

分析了自治水下机器人(AUV)的控制特点, 论述了滑模模糊控制(SMFC)的基本原理, 并在6 000 m自治水下机器人"CR-02"上进行了仿真和水池实验.结果表明,滑模模糊控制的性能明显优于PID控制,在强干扰时表现出良好的鲁棒性.     

一种水下探伤机器人动力定位控制方法

水下探伤机器人在执行任务时,机械臂作业过程以及风浪、水流等干扰将会引起机器人模型参数的变化,继而影响水下机器人动力定位控制。针对上述水下探伤机器人动力定位过程中模型不确定问题,提出一种基于模型逼近的RBF神经网络的自适应滑模控制方法,采用RBF神经网络对机械臂作业过程引起的水下机器人模型参数的变化及波浪等扰动进行在线逼近。将此方法应用到动力定位控制系统中,分别在平稳环境和扰动环境下,通过水下探伤机器人艏向及垂向的动力定位实验,验证了系统控制方法的有效性。     

舵桨联合操纵水下机器人运动控制研究

水下机器人空间运动具有耦合性和非线性等特点,具有良好品质的运动控制器是水下机器人完成各种作业的前提.针对某舵桨联合操纵小型自主式水下机器人运动控制问题进行了研究.对速度,深度和艏向控制系统进行了介绍,根据控制需求,建立了水下机器人动力学模型,对执行机构进行了描述,设计了水下机器人滑模控制方案,采用变速趋近项代替一般指数...     

水下焊接机器人变质心补偿控制

为了补偿由于3自由度直角坐标式机械臂移动引起的HITUWV水下焊接机器人质心变化,提出基于变质心模型的自适应滑模控制方法(CVM-ASMC).首先建立机器人变质心模型,精确地描述水下焊接机器人的变质心特性.随后,设计基于变质心模型的自适应滑模控制器,实现高精度变质心补偿.实验结果表明,相较于传统PID(比例-积分-微分)控制器与基于模型的PID控制器,提出的CVM-ASMC具有更高的精确性、更好的稳定性以及更低的能耗.因此,CVM-ASMC可以满足水下作业稳定与高精度运动控制要求.     

基于模糊混合控制的自治水下机器人路径跟踪控制

基于模糊混合控制策略,本文提出了一种用于非线性欠驱动自治水下机器人的鲁棒路径跟踪控制方法.利用Sugeno型模糊推理系统,将PD滑模控制器与非奇异终端滑模控制器光滑连接,构造了模糊混合控制器.它能充分融合这两类控制器的优势,无论系统远离平衡点还是在其附近,都能取得快速收敛的效果.如果,借助于非时间参考量,将该混合控制器用于自治水下机器人路径跟踪控制,将有利于提高它在不确定环境中的跟踪能力.最后,通过仿真计算结果验证了该控制策略的有效性.     

模糊控制技术在水下机器人动力定位中的应用研究

根据水下机器人动力定位控制过程中存在非线性、耦合、干扰大等特点，设计了一个基于规则的模糊控制器。应用该控制器对水下机器人在纵垂方向上的动力定位进行仿真研究。仿真结果表明该方法是可行的。     

作业型水下机器人姿态调节控制研究

为了解决在作业时水下机器人载体上的机械手伸展过程将会引起载体重心发生变化,导致水下机器人发生纵横倾运动,影响作业效率的问题,考虑到水下机器人控制系统较为复杂,因此引入模糊滑模控制,根据要求设计出一款模糊滑模控制器。利用计算机和MATLAB技术,将水下机器人姿态运动方程与常规PID控制和模糊滑模控制分别结合起来进行仿真分析。仿真结果表明,模糊滑模控制相比于常规PID控制,在机械手关节正弦运动过程中,姿态角下降了20%以上,横倾姿态角度误差减小了30%以上,纵倾姿态角误差也超过了8%以上。在悬停作业过程中,纵横倾姿态角度都下降了30%以上。通过两种不同控制方式的仿真,验证了模糊滑模控制的控制效果要优于常规PID控制,能够取得更好的控制效果,同时利用计算机技术缩短了研究时间、提高了研究效率。     

模糊滑模控制在AUV控制中的应用

本文针对自治水下机器人(AUV)的控制特点,建立了AUV水平面动力学的数学模型,将模糊逻辑引入到了滑模控制器的设计中,通过模糊控制规律直接设计滑模控制量,并运用计算机仿真手段进行了验证,仿真结果验证了该控制方法具有很好的控制性能,有效地消除了滑模控制的抖振,对外部扰动具有较强的鲁棒性,而且具有良好的响应特性。     

基于神经网络的机器人二阶滑模控制

本文提出了一种基于神经网络与二阶滑模控制融合的控制策略用于非线性机器人控制,设计了一种新颖简易的二阶滑模控制方法,有效地避免了常规变结构控制的抖震问题,并采用神经网络辨识未知的机器人的非线性模型,通过Lyapunov直接法设计网络的权值更新率,确保了系统闭环全局渐近稳定性。最后,通过仿真验证了算法的有效性。     

基于动态边界层的水下航行器滑模轨迹跟踪

滑模控制方法的不变性和鲁棒性特性能够克服水下航行器轨迹跟踪过程中的参数不确定性以及摄动的影响,但在实际应用中存在执行器受限问题常常会导致滑动模态的丧失.为了抑制执行器的速率与幅值限制对滑模控制器的影响,采用二阶滑模控制的水下航行器轨迹跟踪控制,并用了边界层厚度动态控制的方法解决存在速率和幅值限制的有限带宽的执行器的滑模控制器的设计,通过增加边界层厚度,控制器的轨迹跟踪能力有所减弱.但是系统状态仍然保持在边界层内,保证了系统的稳定性.通过仿真证明了水下航行器的姿态角跟踪控制仿真证明了上述结论的正确性.     

基于滑模理论的水下机器人定深控制算法研究

水下机器人操控性能指标中对定深控制性能有较高要求,而水下机器人的运动具有强的非线性和耦合性,使得不同航速下的定深控制成为难点;建立了水下航行器的运动学模型,基于滑模理论设计了深度控制器和纵倾控制器,在MATLAB SIMULINK环境下搭建了深度控制仿真系统,数值仿真结果表明:滑模变结构控制器对于不同航行条件具有较强的适应性,同时深度的控制效果明显优于PID控制器。     

Adaptive Non-singular Terminal Sliding Mode Control for an Unmanned Underwater Vehicle: Real-time Experiments

International Journal of Control, Automation and Systems - This research work focuses on the design of a robust-adaptive control algorithm for a 4DOF Unmanned Underwater Vehicle (UUV). The proposed...     

液压六自由度并联机器人控制策略的研究

以所研制的大负载液压六自由度并联机器人试验样机为研究对象,通过对其系统特性的分析,探讨了 该类控制系统的控制特点和适用的控制策略,提出了一种具有输入、输出前馈补偿的模糊自适应PID控制策略,并 在试验样机上作了实验研究.实验结果表明:该方法可在较大程度上补偿系统的非对称特性,并能提高系统响应 快速性、运动精度和抗负载扰动能力.     

水下航行器网络控制系统仿真

传统控制系统的设计方法中忽略了通信网络中的时延和数据包丢失等问题,仅通过传统方法设计的控制器来降低其对控制系统产生的不利影响,严重影响了系统的稳定性;对于水下航行器等对系统性能要求较高的水下控制平台,突破传统使其在网络环境下能够稳定运行显得尤为重要;在此背景下,提出了网络控制系统的设计方案,以水下航行器为控制平台,进行系统建模,设计反馈控制器,使用MATLAB仿真工具TrueTime,研究分析了网络体系结构下时延和丢包对传统控制系统动静态性能的影响;仿真结果表明该设计方法优化了系统性能,为系统在发生网络诱导时延和数据包丢失时能够稳定运行,提供了可靠的参考依据;该设计结果具有普适性,也可以用于导弹、坦克等航行器。     

Adaptive Backstepping Tracking Control of a 6-DOF Unmanned Helicopter

This paper presents an adaptive backstepping control design for a class of unmanned helicopters with parametric uncertainties. The control objective is to let the helicopter track some pre-defined position and yaw trajectories. In order to facilitate the control design, we divide the helicopter's dynamic model into three subsystems. The proposed controller combines the backstepping method with online parameter update laws to achieve the control objective. The global asymptotical stability (GAS) of the closed-loop system is proved by a Lyapunov based stability analysis. Numerical simulations demonstrate that the controller can achieve good tracking performance in the presence of parametric uncertainties.      

基于CAN总线的自治水下机器人控制系统

将CAN总线应用在自治水下机器人中,构成多主站的分布式控制系统,取代了以往水下机器人采用的集中式控制结构及主从式网络结构．从硬件和软件两方面详细介绍了CAN总线在自治水下机器人中的应用方案,设计了基于P87C591单片机的CAN总线控制器,并针对水下机器人分布式控制系统的需求特点,设计了CAN应用层协议和相应的通信软件．最后通过湖试验证了控制系统的可行性和可靠性．     

超高速水下航行器航向控制研究

超高速水下航行器在水下航行时,表面大部分被超空泡所包覆,其运动特性发生显著变化,使得其工况变得更为复杂、控制难度加大;通过分析它的运动特点,建立了系统模型方程,并提出把空化器作为控制面,通过操纵其舵角改变量来控制航行器航向;最后运用PI极限舵控制算法进行仿真分析,结果表明此控制方法简单易实现,产生的偏差小,同时还提高了系统的响应速度,较好地满足了系统要求,分析结论可为超高速水下航行器控制系统设计提供参考。     

Optimal Kinematic Control of an Autonomous Underwater Vehicle

This note investigates the motion control of an autonomous underwater vehicle (AUV). The AUV is modeled as a nonholonomic system as any lateral motion of a conventional, slender AUV is quickly damped out. The problem is formulated as an optimal kinematic control problem on the Euclidean Group of Motions $SE(3)$ , where the cost function to be minimized is equal to the integral of a quadratic function of the velocity components. An application of the Maximum Principle to this optimal control problem yields the appropriate Hamiltonian and the corresponding vector fields give the necessary conditions for optimality. For a special case of the cost function, the necessary conditions for optimality can be characterized more easily and we proceed to investigate its solutions. Finally, it is shown that a particular set of optimal motions trace helical paths. Throughout this note we highlight a particular case where the quadratic cost function is weighted in such a way that it equates to the Lagrangian (kinetic energy) of the AUV. For this case, the regular extremal curves are constrained to equate to the AUV's components of momentum and the resulting vector fields are the d'Alembert-Lagrange equations in Hamiltonian form.